Innovation von Siemens: Aktiver Schwingungsdämpfer für Containerkrane

Er ist am Auslegerarm angebracht und mit einem Gewicht versehen, das allerdings um ein Vielfaches geringer ist als bei einem herkömmlichen passiven Schwingungsdämpfer.

Ein Sensor erfasst die Schwingung des Auslegerarms, und anhand dieser Werte errechnen Algorithmen exakt, wie der Linearmotor bewegt werden muss, um die Eigenschwingung des Auslegerarms zu neutralisieren. Durch ein intelligentes Beschleunigen und Bremsen des Linearmotors werden die Kräfte in den Auslegerarm eingeleitet. Im Unterschied zum herkömmlichen Verfahren wird die Schwingung schneller und wirksamer verringert.

Zum Be- und Entladen von Containerschiffen werden üblicherweise Containerkrane verwendet. Die Behälter werden dabei wasserseitig mit dem Kran von dem Schiff aufgenommen, mittels einer so genannten Katzfahrt zur Landseite gebracht und dort zum Weitertransport abgesetzt. Beim Verfahren der Laufkatze wird der Containerkran zu einer Schwingung in Fahrtrichtung der Laufkatze angeregt. Wenn die Containerbrücke zu stark schwingt, ist durch den Kranfahrer ein genaues Be- und Entladen nicht möglich. Die Dynamik der Bewegung muss dann sehr reduziert werden, um die Schwingungsanregung gering zu halten. Das kostet viel Zeit beim Containerumschlag und ist aufgrund damit verbundener zusätzlicher Kosten unerwünscht.

Die nun von Siemens Drive Technologies entwickelte Innovation ist ein einfach in eine Containerkrananlage zu integrierendes System zur effektiven Dämpfung von Krangestellschwingungen. Die Einrichtung besteht aus einem Schwingungssensor, der an ein Krangestell angebracht wird. Außerdem ist ein am Krangestell montierbarer Linearmotor vorgesehen. Das System umfasst zudem eine durch den Linearmotor bewegbare Masse. Darüber hinaus ist eine Regelungseinrichtung vorgesehen, deren Messgrößeneingang mit dem Schwingungssensor und deren Stellgrößenausgang mit dem Linearmotor verbunden ist. Die durch den Linearmotor bewegbare Masse beträgt nur einen Bruchteil im Vergleich zu Schwingmassen konventioneller passiver Schwingungstilger.

„Höher, schneller, weiter: Das heißt heute für Kranbauer, ihre Containerbrücken in begrenztem Aufstellbereich unterzubringen, dabei eine hohe Durchfahrt zu ermöglichen und gleichzeitig einen größeren Durchsatz beim Frachtumschlag zu realisieren. Siemens eröffnet mit dem aktiven Schwingungsdämpfer die Möglichkeit, die unter diesen Randbedingungen stärkere Schwingungsanfälligkeit vollständig zu kompensieren. Neue Perspektiven in Geschwindigkeit und Durchsatz beim Frachtumschlag mit Containerkranen ergeben sich damit“, sagte Dr. Elmar Schäfers, Leiter R&D Mechatronik bei Siemens Drive Technologies. Der aktive Schwingungsdämpfer kann im Wesentlichen ohne konstruktive Änderungen in bestehende Containerkrane integriert werden. „Bereits Mitte nächsten Jahres will Siemens die aktive Schwingungsdämpfung mit Linearmotor zusammen mit einem Kranbauer auf den Markt bringen“, sagte Joachim Zoll, Leiter Cranes von Siemens Drive Technologies.

Hintergrundinformation
Moderne Hafenkrane sind heute leichter gebaut und dabei höher als früher. Gleichzeitig sollen sie nicht zu viel Bodenfläche beanspruchen, damit Transportfahrzeuge genügend Platz haben, um die Fracht zu löschen. Soll die Schwingung eines Containerkrans reduziert werden, bietet sich beispielsweise an, ein Kranportal steifer zu bauen. Dazu müssen Spurbreite, Querschnittsflächen und Durchfahrtshöhen an einem Containerkran geändert werden. Dies ist in vielen Containerkrananlagen jedoch äußerst problematisch. Um die Kranschwingungen zu vermindern, kommen heute so genannte passive Tilger zum Einsatz. Üblicherweise hängt eine bis zu 60 Tonnen schwere Masse an einer Pendelvorrichtung. Über die Länge dieses Pendels wird dessen Schwingfrequenz eingestellt, und über einen Dämpfer wird der schwingenden Masse Energie entzogen, was letztendlich eine Dämpfung der störenden Kranschwingung bewirkt. Ein solcher passiver Tilger ist allerdings sehr aufwändig in die Krankonstruktion einzubringen, der Materialeinsatz ist erheblich und die Dämpfungswirkung ist eingeschränkt.
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